Napęd główny tokarki

Witam,
Mam takie pytanie:
Jeżeli jak napęd główny użyjemy silnika AC asynchronicznego, rozpędzimy już obrabiany półfabrykat do potrzebnej prędkości obrotowej, to co dalej dzieje się ze sterowaniem silnika ?
Wyłączany jest i załączany ponownie gdy obroty spadną poniżej wymaganej wartości czyli tzw. sterowanie histerezą, aby utrzymać założone obroty ? czy takie sterowanie nie niszczy urządzenia (ciągłe załączanie i wyłączanie) ?
Dziękuję za odpowiedzi.

Witam.
Jeżeli jako napęd główny chcesz użyć silnika asynchronicznego, to do sterowania nim powinieneś użyć falownika. Będziesz wtedy miał duży zakres prędkości obrotowych i płynny rozruch. Silniki asynchroniczne przy stałej wartości częstotliwości zasilania kręcą się ze stałą prędkością (poza fazą rozruchu) podaną na tabliczce znamionowej. Jeżeli chciałbyś sterować obrotami silnika histerezą przy stałej częstotliwości zasilania (np. 50Hz) to przy dużej wartości histerezy obroty będą "pływały" z szybkością zależną od obciążenia podczas skrawania, a silnik często będzie pracował w fazie rozruchu (większy pobór prądu).

Dziękuję za odpowiedź.

Wyliczyłem teoretycznie, że aby toczony półfabrykat rozpędzić do prędkości 100 obr/min w czasie 5s potrzebuję silnika o mocy 10 kW. Jak się ma do tego sterowanie poprzez falownik ? Czy możliwe jest aby otrzymać te 100 obr w czasie krótszym niż 5s ?

Witam kolegę! zerknalem na te obliczenia i od razu wydaly mi sie troche nieprawdopodobne chyba ze obrabiany półfabrykat ze stali q=7860kg/m3 to walec o srednicy 103cm i wysokosci 51,6cm wazacy 3412kg?

Dla przypomnienia:
pomijajac sprawnosc silnika i ewentualnych przelozen pasowych i zakladajac staly moment obrotowy silnika w funkcji obrotow a wiec i stale przyspieszenie katowe oraz ze rozpedzamy polfabrykat od zera, potrzebna moc silnika wyniesie odpowiednio:


P=(I x w^2)/t = (39,47 x I x f^2)/t

gdzie:

P- moc silnika [W]
w- predkosc katowa uchwytu tokarskiego [rad/s]
I-moment bezwladnosci polfabrykatu [kg*m^2]
f-czestotliwosc obrotowa uchwytu tokarskiego [obr/s]
t-czas rozpedzania polfabrykatu [s]


Odnosnie falownika i silnika asynchronicznego:

Po pierwsze to silnik asynchroniczny zawdziecza swoja nazwe wlasnie temu ze nie obraca sie z czestotliwoscia napiecia zasilajacego (sytuacja taka moglaby wystapic tylko w warunkach idealnych gdyby nie istnialy zadne opory tarcia itd). Wynika to z zasady jego pracy. Teraz wplyw na przyspieszanie jak wiemy ma moment. I teraz dwie sytuacje:

1) Jezeli wezmiemy silnik asynchroniczny i podlaczymy go bezposrednio do gniazda ( a wiec stale napiecie i stala czestotliwosc dajmy na to ze f=50Hz) to predkosc wirowania pola magnetycznego bedzie wynosic wlasnie 50 [1/s] co daje 3000[1/min]. Tak wiec twoj silnik nigdy nie osiagnie 3000 obr/s a jedynie gdzies w poblizu przy braku obciazenia. Czym wieksze obciazenie na wale tym oczywiscie bedzie bardziej zwalnial. Odnosnie najwazniejszego czyli momentu obrotowego (Zalezy Ci na szybkim przyspieszaniu wiec musi Ci zalezec na duzym momencie). Jego przebieg w funkcji predkosci obrotowej wyglada dla tego przypadku (stale napiecie i czestotliwos sieci) nastepujaco:




Od tego wlasnie momentu zalezec bedzie jak szybko koledze uda sie rozpedzic polfabrykat:). Z wykresu widac ze maksymalny moment osiagmy tylko przy pewnej wartosci predkosci obrotowej a dla pozostalych predkosci moment ma juz mniejsza wartosc. Teraz Co by tu zrobic aby utrzymac staly moment na wysokim poziomie czyli moment krytyczny dla calego zakresu predkosci obrotowych? Trzeba zastosowac wlasnie falownik:)

2) Falownik zamienia prad zmienny z sieci na prad staly a nastepnie prad staly na zmienny o wybranych przez nas w danym momencie parametrach czyli np chcac zmienic predkosc obrotowa zmieniamy tak na prawde czestotliwosc napiecia. Przy czym falownik rowniez automatycznie zmieni wartosc napiecia, tak aby stosunek napiecia do czestotliwosci byl staly (nie wnikajac dalej w teorie metoda regulacji U/f=const jest obecnie najczesciej stosowana). Tak wiec za kazdym razem kiedy zadamy przez falownik nowa predkosc on zmienia wartosc czestotliwosci napiecia podawanego na silnik oraz wartosc tego napiecia. Kazda taka zmiana odpowiada przejsciu na inna charakterystyke n-M. Ponizej przyklad kilku nastaw falownika i zwiazanych z nimi charakterystyk:




Dzieki plynnej zmianie nastaw falownika jestesmy wiec w stanie utrzymywac ciagle wysoki moment obrotowy.

Tak wiec zakladajac ze bedziesz rozpedzal polfabrykat o wadze 3.5 t powinienes byc w stanie rozpedzic go szybciej ze wzgledu na ciagle wysoki moment obrotowy;)

A tak juz calkiem serio to dzieki falownikowi mozesz krecic silnikiem nawet bardzo wolno nie tracac momentu i nie przeciazajac silnika pradem. Poza tym co najwazniejsze masz pelna kontrole nad jego predkoscia obrotowa. Jesli sie uprzesz i falownik Ci na to pozwoli to mozesz nim krecic nawet kilkakrotnie szybciej. Ustawiajac np predkosc 6000 obr/min falownik wrzuci 100Hz i tyle. Tego jednak bym nie radzil bo sie silnik moze rozleciec przy predkosci duzo wiekszej niz ta max zalozona przez konstruktora;)


Troszke sie kurka rozpisalem;/ Mam nadzieje ze nie zanudzilem a tylko pomoglem. Pozdrawiam!!!

Bardzo dziękuję za Twoją wypowiedź, ale nie dokońca jestm pewny czy masz rację... otóż:



Widzimy tutaj z charakterystyki momentu, że utrzymuje się na stałym poziomie
aż do zakresu stałej mocy. Czyli w takim razie falownikiem i tak nie da się
zmienić momentu w tym zakresie, więc CHYBA nie da się rozpędzić półfabrykatu szybciej.
Poza tym jak wygląda sprawa sterowania obrotami napędu głównego kiedy jesteśmy w zakresie stałej mocy, koniecznego do podjęcia skrawania ?

Pozdrawiam

Normalnie silnik pracuje z obrotami poniżej obrotów momentu krytycznego. Gdyby pracował z obrotami równymi obrotom momentu krytycznego wzrost oporów skrawania spowodowałby zatrzymanie silnika.
Załączam parę charakterystyk pokazujących zależności momentu, obrotów, poślizgu.

Charakterystyka, którą zamieściłem jest charakterystyką zwykłego silnika asynchronicznego, tylko sposób pomiarowy jest inny, aby wyróżnić zakrest stałego momentu i stałej mocy.
Poza tym do skrawania ważna jest chyba moc a nie moment. Jeżeli wyznaczymy potrzebną siłe skrawania i prędkość to ich iloczyn musi znaleźć się w zakresie stałej mocy silnika, przynajmniej tak mnie nauczyła teoria. A Wy co o tym myślicie ?

Z czego pochodzą te charakterystyki "zwykłego silnika indukcyjnego"?
Jak pisał kol. liju24 zwykły silnik maksymalnie może zbliżyć się do 3000 obr/min.(przy 50Hz). Na wykresach kolegi mamy charakterystyki do 12 000 obr/min !!!
Jak widać z wykresów M/s (moment-poślizg) nie ma zakresu stałego momentu, moment jest zmienny i zależny głównie od poślizgu (i kwadratu napięcia zasilającego), a moment rozruchowy od rezystancji "uzwojenia" wirnika - rys.b dwa posty wcześniej.

Dane odnośnie silnika pochodzą z katalogu Heidenhain'a, czy ktoś może uzasadnić dlaczego różnią się od tych "książkowych" ?

Podsumowując dobór napędu głównego dla tokarki (???):
1. Liczę moc potrzebną na skrawanie (w zależności od warunków obróbki)
2. Liczę moc potrzebną na rozpędzenie detalu.
3. Z mocy potrzebnej na rozpędzenie detalu wyliczam moment dla danych obrotów
obróbki skrawania.
4. Z katalogu dobieram silnik o mocy >= sumie na skrawanie i rozpędzanie detalu
i momencie krytycznym >= momentowi potrzebnemu na rozpędzenie.

Mam jeszcze wątpliwość odnośnie wykresy momentu z falownika. Skoro moment utrzymuje się stale na wysokim poziomie, a obroty rosną to w takim razie zmienia się moc silnika ?? P=M*n/9850 [kW]

Poza tym czy silnik asynchroniczny dzięki falownikowi może wystartować z momentem krytycznym ?

Dla frezarki liczył bym tylko moc potrzebną na skrawanie przy danych obrotach ?

Alabaster pisze:Mam jeszcze wątpliwość odnośnie wykresy momentu z falownika. Skoro moment utrzymuje się stale na wysokim poziomie, a obroty rosną to w takim razie zmienia się moc silnika ?? P=M*n/9850 [kW]
Poza tym czy silnik asynchroniczny dzięki falownikowi może wystartować z momentem krytycznym ?

Zależnie od częstotliwości zmienia się moc i napięcie . Moment też nie wygląda w praktyce tak "książkowo". Decyduje konstrukcja, wykonanie i materiały silnika. Przy podwójnej częstotliwości nominalnej tylko specjalne wykonania silników zachowają stały moment. Standardowe silniki zasilane z falownika ( średniej mocy, przedział 0,2 - 1,5 kW) tracą moc już przy częstotliwości = 1,3-1,4 nominalnej. Start faktycznie następuje w pobliżu momentu krytycznego.